Тема 3: Аппаратное обеспечение АСУТП

План лекции:

1. Общие сведения об одноплатном компьютере PC-510:

1.1. Характеристики PC-510.

1.2. Архитектура PC-510.

2. Промышленные одноплатные компьютеры.

3. Промышленные контроллеры.

4. Микрокомпьютеры для встраиваемых применений

5. Периферия:

5.1. Шасси промышленных компьютеров.

5.2. Мониторы LCD/VGA.

5.3. Промышленные клавиатуры и графические указатели.

6. Стандарт РС/104.

7. Модульные компьютеры.

8. Одноплатные компьютеры.

1. Общие сведения об одноплатном компьютере PC-510.

В одноплатном компьютере РС-510 архитектура высокопроизводительного IBM PC совместимого компьютера совмещена с конструктивным исполнением повышенной прочности и не­больших габаритных размеров, расширенным набором функций ввода-вывода, поддержкой глобальной системы местоопределения (GPS), высокоэффективной видеоподсистемой и развитыми средствами управления энергопотреблением. РС-510 обеспечивает возможность функционирования операцион­ных систем DOS, Windows NT, QNX. позволяющих создавать промышленные и мобильные приложения реального времени.

Изделие предназначено для ра­боты в составе систем промыш­ленной автоматизации и пере­движных комплексов, в телеком­муникационных приложениях, аппаратуре местоопределения и других системах, где требуется вы­сокопроизводительный IBM PC совместимый встраиваемый ком­пьютер.

На рис. 1.1 представлен внешний вид PC-510.

Быстродействующая надежная оперативная память типа EDO

РС-510 имеет в своем составе динамическое ОЗУ типа EDO объ­емом 1 Мбайт. Для повышения на­дежности крепления DIMM-моду- лей предусмотрена специальная фиксирующая скоба. По отдельному заказу возможна установка методом пайки микросхем опера­тивной памяти объемом до 16 Мбайт. Кроме того, пользова­тель имеет возможность установ­ки DIMM-модуля объемом до 32 Мбайт. Таким образом, объем оперативной памяти может до­стигать 48 Мбайт.

Рисунок 1.1. – Внешний вид PC-510

1.1. Характеристики PC-510

Характеристики одноплатного компьютера PC-510:

1. Процессор 5x86/133 МГц

2. До 48 Мбайт оперативной памяти типа EDO

3. DOS 6.22 в ПЗУ

4. Совместимость с Windows NT, QNX

5. Твердотельные диски объемом 3 Мбайт

6. Файловая система флэш-памяти

7. Phoenix BIOS с промышленными расши­рениями

8. Улучшенное управление энергопотреб­лением

9. 6 последовательных портов

10. 48 линий дискретного ввода-вывода

11. Интерфейс с глобальной системой местоопределения (GPS)

12. Многофункциональный параллельный порт (IEEE 1284А)

13. Порты НЖМД/УНГМД

14. Видеоподсистема SVGA с графическим ускорителем

15. Видеопамять объемом 2 Мбайт

16. Интерфейс с плоскими индикаторными панелями

17. Сторожевой таймер

18. Оптоизолированные входы сигналов прерывания

19. Улучшенная защита аппаратных средств

20. Магистраль РС/104

21. Питание напряжением 5 В

22. Среднее время безотказной работы 13,6 года

1.2. Архитектура PC-510

Файловая система флэш-памяти, устраняющая необходимость в наличии других дисковых накопителей

---

Файловая система флэш-памяти Phoenix PICO FA™ осуществляет уп- равление доступом к твердотельным дискам РС-510, обеспечивая возможность выполнения по от­ношению к флэш-памяти операций как чтения, так и записи. Функция выравнивания износа, выполняемая в автоматическом режиме, позволяет существенно увеличить срок службы флэш-па­мяти в процессе исполнения при­ложений с большим количеством операций записи. Для прикладных программ микросхемы флэш-па­мяти представляются как стандартные дисковые устройства.

Хранение значений параметров конфигурации в ППЗУ с последовательным доступом

Значения системных парамет­ров конфигурации РС-510 сохра­няются в энергонезависимом ППЗУ с последовательным досту­пом (далее - ППЗУ-ПД), в резуль­тате чего невозможно наруше­ние их целостности при сбоях системного питания или при вы­ходе из строя батареи. Для пара­метров BIOS в ППЗУ-ПД отведе­но 512 байт. До 1536 байт ин­формации пользователя может быть сохранено в оставшейся ча­сти ППЗУ-ПД

Развитые средства управления энергопотреблением

Управление энергопотреблени­ем может быть использовано для снижения потребляемой мощнос­ти или для приостановки испол­нения программы до возникнове­ния некоторого события, по кото­рому генерируется прерывание для системы управления энерго­потреблением. Потребляемая мощность может быть снижена на 60%, что обеспечивает уменьше­ние тепловой нагрузки активных компонентов и увеличение време­ни автономной работы мобиль­ных систем с питанием от аккуму­ляторных батарей. Современные функции управления энергопо­треблением включают в себя

• операцию перехода в режим SUSPEND (останов) и RESUME (возобновление работы после останова), выполняемую посредством соответствующего про­граммного обеспечения или путем ис­пользования специально отведенного гальванически изолированного входа;

• возобновление работы после останова при возникновении аппаратного преры­вания, в том числе от клавиатуры или последовательного порта COM2;

• замедление работы процессора путем

деления тактовой частоты;

• сохранение на диске системного контек­ста.

Исчерпывающие сведения о настройке системы управления энергопотреблением содержатся в руководстве пользователя на РС-510.

Универсальная высокопроизводительная видеоподсистема

Видеоподсистема РС-510 вы­полнена на базе видеоконтролле­ра 65550 компании Chips&Tech­nologies, который обеспечивает возможность управления ЭЛТ-мо­ниторами. а также плоскими жид­кокристаллическими и электро- люминесцентными панелями с максимальным разрешением 1280х 1024. Кроме того, 65550 от­носится к ускорителям графики с поддержкой PC-video в режиме реального времени. Размещение видеоподсистемы на локальной магистрали обеспечивает высоко­эффективную работу графичес­ких приложений, подобных Win­dows. Для реализации возможнос­ти одновременного управления ЭЛТ-монитором и плоской пане­лью, а также для поддержки ви­деорежимов с повышенным раз­решением объем видеопамяти РС-510 составляет 2 Мбайт.

---

Поддержка плоских индикаторных панелей

РС-510 поддерживает жидко­кристаллические, электролюминесцентные и плазменные панели практически всех типов и произ­водителей, известных на рынке (Sharp, Planar, NEC, Fujitsu, Epson, Philips, Densitron и др.). Файл BIOS видеоподсистемы для каждой пло­ской панели может быть сформи­рован и сохранен во флэш-памя­ти. Перечень поддерживаемых плоских панелей и соответствую­щие таблицы соединений могут быть получены в фирме ПРОСОФТ. В состав РС-510 входит соединитель, содержащий выход 12 В, который предназначен для питания подсветки плоской пане ли, а также выход 3,3 В — для пи­тания внутренних цепей плоских индикаторных панелей нового поколения. Все линии интерфей­са с плоскими индикаторными па­нелями оснащены средствами за­щиты от повреждения при непра­вильном подключении панели.

Шесть последовательных портов

Шесть последовательных пор­тов, входящих в состав РС-510, позволяют организовывать взаи- модействие с различными уст­ройствами по последовательно­му каналу связи.

• Порты СОМ 1 -COM4 имеют интерфейс RS-232.

• Порт С0М5 поддерживает интерфейс RS-232 или уровни ТТЛ для связи с при­емником глобальной системы место- определения Jupiter фирмы Rockwell.

• С0М6 может быть настроен на работу в режиме интерфейсов RS-232 или RS-485.

Все последовательные порты совместимы с УАПП 16С550. Ско­рость обмена настраивается про­граммным способом и может принимать значение до 115200 бит/с. Встроенные аппа­ратные буферы приема и переда­чи типа FIFO размером 16 байт позволяют снизить загрузку про­цессора и предотвратить потерю данных при исполнении комму­никационных приложений. Все последовательные порты осна­щены средствами защиты от эле­ктростатического разряда соглас­но МЭК 1000 Уровень 3, а также от повреждения чрезмерным то­ком при подаче внешнего напря­жения на их линии ввода, когда питание PC-510 отключено.

48 линий дискретного ввода-вывода

В состав PC-510 входят 48 ли­ний дискретного ввода-вывода, выполненных на базе интеграль­ных схем с программируемой ло­гикой. Нагрузочная способность каждой линии составляет 15 мА при коммутируемом напряжении 5 В. Имеется возможность инди­видуальной программной наст­ройки каждой линии как на ввод, так и на вывод. Это позволяет ус­танавливать на панель модулей гальванической развязки, под­ключаемую к порту дискретного ввода-вывода, модули ввода и вы­вода без упорядочения в группы по 4 или 8. Логическое состояние каждой линии может быть счита­но и проанализировано приклад­ной программой.

Улучшенная защита аппаратных средств

В состав РС-510 входит ряд уст­ройств защиты, которые позво­ляют существенно повысить на­дежность системы при эксплуа­тации в промышленных услови­ях, а также предотвратить воз­никновение неисправности из-за неправильного использования в процессе разработки.

---

• Последовательные порты защищены от воздействия электростатического разря­да согласно МЭК 1000 Уровень 3.

• Защита последовательных портов от по­вреждения чрезмерным током при пода­че внешнего напряжения на их линии ввода, когда отключено питание РС-510.

• Защита параллельного порта от повреж­дения чрезмерным током при подаче внешнего напряжения на его линии вво­да, когда отключено питание РС-510.

• Защита параллельного порта от повреж­дения в случае присоединения или от­соединения кабеля включенного внеш­него устройства без отключения питания РС-510.

• Защита цепей питания от перенапряже­ния, переполюсовки и короткого замы­кания.

• Гальваническая развязка входов запро­сов прерывания.

• Буферизация линий интерфейса с плос­кими индикаторными панелями.

Интерфейс с приемником глобальной системы местоопределения (GPS)

Во многих вычислительных системах для подвижных объек­тов требуется организация взаи­модействия с глобальной систе­мой местоопределения (GPS) с целью определения местополо­жения транспортного средства. В РС-510 обеспечена возможность непосредственной установки GPS-приемника типа Jupiter ком­пании Rockwell. Подключение приемника производится к по­следовательному порту СОМ 5. Последовательный порт СОМ6 при этом может быть использо­ван для ввода данных дифферен­циальной коррекции. Кроме то­го, Octagon поставляет монтаж­ный комплект для установки приемника Jupiter на плату РС-510 (номер для заказа 4867).

Оптоизолированные входы для подключения внешних источников сигнала прерывания

РС-510 имеет в своем составе оптоизолированные входы, кото­рые могут быть применены в промышленных условиях для аварийного сброса и/или син­хронизации системы с каким-ли­бо внешним событием, а также для дистанционного управления режимами подсистемы управле­ния энергопотреблением. Это оз­начает, что система может мгно­венно реагировать нa срабатыва­ние аварийных блокировок и другие подобные события. Галь­ваническая развязка предназна­чена для защиты РС-510 при ра­боте в условиях неблагоприятной электромагнитной обстановки и обеспечивает возможность раз­мещения источника сигнала на расстоянии до 15 м от места рас­положения РС-510.

Магистраль РС/104

Имеется возможность включе­ния в состав системы на базе РС-510 до трех 8/16-разрядных периферийных модулей, выпол­ненных в формате РС/104.

Развитые средства обработки прерываний

В РС-510 реализована гибкая система блокирования, разреше­ния и обработки прерываний пу­тем использования встроенной матрицы с программируемой ло­гикой (ГОШ). Применение ПЛМ позволяет не только уменьшить количество переключателей на плате, но и значительно снизить вероятность их неправильной установки. Подобный способ уп­равления прерываниями обеспечивает возможность более гиб­кого и эффективного использо­вания системных ресурсов.

---

Порты клавиатуры и динамика, совместимые с AT

РС-510 имеет порты для под­ключения АТ совместимой кла­виатуры и мыши, снабженные соединителями типа PS-2. Порт динамика оснащен 4-контактным соединителем для подключения внешнего динамика с сопротивле­нием or 8 до 50 Ом. Для фукцио- нирования изделия необязатель­но наличие подключенных кла­виатуры, динамика и монитора.

Сторожевой таймер

Сторожевой таймер предназ­начен для сброса (повторного запуска) системы в случае не­предвиденной остановки выпол­нения программы. Активизация, сброс и блокирование стороже­вого таймера осуществляются программно путем вызова функ­ций BIOS. Интервал сторожевого таймера составляет 1,6 с.

Многофункциональный двунаправленный параллельный порт

Данный порт поддерживает функционирование в режимах ЕРР и ЕСР согласно IEEE 1284 и оснащен средствами защиты от повреждения током, величина которого выше допустимой, при подаче внешнего напряжения на его линии ввода, когда отключе­но питание РС-510. Нагрузочная способность линий порта со­ставляет 24 мА. Параллельный порт может быть использован:

• для вывода информации на IBM PC сов­местимый принтер,

• в качестве 17-канального порта дискрет­ного ввода-ввода общего назначения.

Кнопка сброса

Повторный запуск системы без отключения питания может быть осуществлен путем нажатия кноп­ки сброса, входящей в состав РС- 510. Аппаратный сброс в огличие ог сброса с помощью нажатия комбинации клавиш <Alt><Ctrl><Del> обеспечивает на­иболее полный повторный запуск системы, включая все входящие в ее состав периферийные модули.

Часы реального времени с автономным питанием от батареи

Изделие РС-510 имеет в своем составе часы/календарь т ипа AT. Автономное питание часов при отключении основного питания осуществляется напряжением 3,6 В от дополнительной АТ-батареи.

Снижение стоимости системы за счет возможности питания напряжением одного номинала 5 В

Электрическое питание изде­лия РС-510 осуществляется на­пряжением одного номинала (5,00±0,25) В. Для снижения мощ­ности, потребляемой процессо­ром, в состав РС-510 входит пре­образователь 5 В в 3,3 В. Напря­жения, необходимые дня форми­рования уровней интерфейса RS-232, также генерируются встроенным преобразователем.

Разъемные соединения с фиксацией

Для обеспечения максимальной надежности соединений все внешние соединители имеют средства механической фиксации.

Повышенная прочность и надежность

В процессе разработки изделие РС-510 подвергалось серии уси­ленных испытаний в соответст­вии с программой HALT (Highly Accelerated Life Testing — ускорен­ные ресурсные испытания), кото­рая способствует разработке и производству высоконадежных изделий, а также снижает вероят­ность отказов в будущем. Соглас­но данной программе, функцио­нирующие изделия подвергаются воздействию вибрации по не­скольким осям с одновременным термоциклированием. На данной стадии выявляется и устраняется подавляющее большинство скры­тых дефектов проектирования и применяемой элементной базы. В результате среднее время безот­казной работы РС-510 составляет не менее 13 лет. Кроме того, изде­лие РС-510 устойчиво к воздейст­вию вибрации с ускорением до 3g и одиночных ударов — до 10g и имеет диапазон рабочих темпе­ратур от -40 до +70°С.

---

Смотрите также файлы

• Государственный оборонный заказ.doc

• межд прав.doc

• urdpu106.doc

• лекція з екології №1.doc

• книжка з історії України.docx